復(fù)合地層下TBM掘進的可掘性評價.pdf

1、TBM集成了液壓、機械、電氣等諸多領(lǐng)域的高科技成果，提高了隧道施工效率，在隧道建設(shè)中運用越來越廣泛。為了對TBM施工下的隧道進行工期估算、機械選型、工程經(jīng)濟效果評價，必須對TBM施工的適應(yīng)性進行研究，尤其是在軟巖硬巖均有分布的復(fù)合地層中，本文對復(fù)合地層下TBM施工的圍巖可掘性評價方法進行了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①在隧道工程開挖斷面范圍內(nèi)或開挖延伸方向上，由兩種或兩種以上不同地層組成的稱為復(fù)合地層，對于陡傾互層類型的復(fù)合地

2、層，軟巖和硬巖的厚度之比影響了地層的剛度和性質(zhì)，將掌子面內(nèi)的硬巖厚度與總厚度的比值定義為厚度比，進一步研究厚度比對掘進效率的影響，隨著厚度比的增大，可掘性指數(shù)越大，巖體越難掘進。②當滾刀推力大于臨界值時，巖石開始破碎，隨著推力的增大，巖體破碎效率提高。但是對圍巖的可掘性評價需要排除TBM運行參數(shù)，因此選取單位推力下的破巖速度為可掘性指數(shù)，并以此來表征巖體的可掘性，這樣就排除了運行參數(shù)對TBM破巖效率的影響。③滾刀作用在巖石上，在壓應(yīng)力的

3、作用下，滾刀下巖石破碎。將滾刀作用簡化為一個集中荷載作用在巖石上，將軟硬復(fù)合地層看做是一個橫觀各向同性的等效連續(xù)體，得出了軟硬巖疊加時的等效剛度，求解出橫觀各向同性下的boussinesq解，給出滾刀作用下的巖體應(yīng)力分布，以摩爾庫倫為屈服準則，通過MATLAB編程，以此來求解巖體的屈服區(qū)域，地層的豎向應(yīng)力呈現(xiàn)對稱的應(yīng)力泡狀態(tài)，軟巖和硬巖的狀態(tài)出現(xiàn)分化。④通過復(fù)合地層下的boussinesq解，計算分析厚度比、巖體強度對破巖效率的影響。隨

4、著巖體強度的增大，巖體越難掘進，可掘性指數(shù)增大，并且與巖體強度呈現(xiàn)線性函數(shù)關(guān)系；隨著厚度比的增大，即硬巖的成分越來越多，巖體越難掘進，可掘性指數(shù)增大，與厚度比呈現(xiàn)對數(shù)函數(shù)的關(guān)系。⑤運用離散元軟件UDEC進行數(shù)值模擬，模擬厚度比、巖體強度、節(jié)理間距和節(jié)理夾角對掘進效率的影響，并與理論計算進行對比，歸納出多因素模型，模型從厚度比、巖體強度、節(jié)理間距和節(jié)理夾角四個方面對可掘性進行評價。勒奇山隧道和扎格羅斯隧道的現(xiàn)場數(shù)據(jù)表明，預(yù)測模型在評價因素